KR100663301B1 - Die-casting method and die-cast products - Google Patents
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Abstract
다이캐스팅금형(1)의 캐비티(2)가 가스를 제거하기 위하여 진공흡출된 후에 산소가 캐비티의 내부압력이 대기압을 초과할 때까지 캐비티(2)내로 블로잉되며 그 다음에 용해금속은 캐비티(2)내로 강제적으로 주입된다. 캐비티(2)내의 가스는 흡입노즐(11)을 통하여 100밀리바보다 작은 압력의 진공도로 흡출된다. 산소는 노즐(11)을 통하여 캐비티(2)내로 블로잉되어, 대기압보다 높은 내부압력으로 캐비티(2)를 산소로 충전한다. 용해금속(5)이 이러한 방식으로 정화된 캐비티(2)내로 주입되면, 가스의 함유는 완전하게 방지된다. 그 결과, 얻어진 다이캐스트제품은 가스함유에 의해서 발생된 블로우홀 또는 다공성과 같은 결함을 제거하여 구조적부재뿐만 아니라 기능적부재로서 사용가능하다.After the cavity 2 of the die casting mold 1 is evacuated to remove gas, oxygen is blown into the cavity 2 until the internal pressure of the cavity exceeds atmospheric pressure, and then the molten metal is released into the cavity 2. Is forced into it. The gas in the cavity 2 is aspirated through the suction nozzle 11 at a vacuum of less than 100 millibars. Oxygen is blown into the cavity 2 through the nozzle 11 to fill the cavity 2 with oxygen at an internal pressure higher than atmospheric pressure. If the molten metal 5 is injected into the cavity 2 purified in this manner, the content of gas is completely prevented. As a result, the die-cast product obtained can be used as a functional member as well as a structural member by removing defects such as blowholes or porosity generated by gas containing.
다이캐스팅제품, 다이캐스팅금형, 캐비티, 슬리브, 유입구멍, 용해금속, 플런저로드, 흡입노즐, 산소노즐Die casting product, Die casting mold, Cavity, Sleeve, Inlet hole, Molten metal, Plunger rod, Suction nozzle, Oxygen nozzle
Description
도 1은 본 발명이 적용되는 다이캐스팅기계를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing a die casting machine to which the present invention is applied;
도 2는 슬리브를 통하여 다이캐스팅금형의 캐비티내로 산소를 블로잉하는 것을 설명하는 도면, 및 2 illustrates blowing oxygen into the cavity of the die casting mold through the sleeve, and
도 3은 용해금속을 슬리브내로 유입하는 것을 설명하는 도면. 3 illustrates the introduction of molten metal into the sleeve.
본 발명은 구조적부재로서 뿐만 아니라 기능적부재로서도 사용가능한 다이케스트의 제품을 위한 다이캐스팅방법에 관한 것이며 이 방법에 의해서 제조되는 다이캐스팅제품에 관한 것이다. 종래의 다이캐스팅방법에 있어서, 슬리브내로 유입되는 용해 알루미늄 또는 알루미늄합금(이하에서 용해된 금속이라 함)은 플런저에 의해서 다이캐스팅의 캐비티내로 강제적으로 주입된다. 공기와 수증기와 같은 대부분의 가스는 용해 금속의 주입에 반응하여 캐비티로부터 제거되지만 약간의 가스는 주입후에도 캐비티내에 남아있다. 특히 얇은 벽을 가진 제품 또는 복잡한 형상을 가진 제품을 위하여 설계된 다이캐스팅금형이 가스유동에 방해가 되는 보틀넥과 같은 부분을 가지고 있어 가스를 캐비티로부터 완전하게 제거하는 것은 어렵다.The present invention relates to a die casting method for a die cast product that can be used as a structural member as well as a functional member and relates to a die casting product produced by the method. In the conventional die casting method, molten aluminum or aluminum alloy (hereinafter referred to as molten metal) introduced into the sleeve is forcibly injected into the cavity of the die casting by the plunger. Most gases such as air and water vapor are removed from the cavity in response to the injection of molten metal, but some gas remains in the cavity after injection. Die casting molds designed specifically for thin-walled products or products with complex geometries have parts such as bottlenecks that impede gas flow, making it difficult to remove gas from the cavity completely.
캐비티내에 갇혀있는 가스는 주입된 용해금속이 캐비티내에서 냉각되어 고체화될 때에 다이캐스트제품내에 포함된다. 그러므로, 이러한 방식으로 얻어진 다이캐스트제품은 불충분한 기계적성질로 인해 기능적사용에 부적합한 부재로 간주되고 이 부재는 예컨대 스크롤, 피스톤, 실린더블록, 연결로드 또는 서스펜션 부품이다. 가스함유로부터 발생하는 주조결함이 해결되면, 제품성이 우수한 다이캐스팅방법이 다양한 기술분야에 적용될 수 있다.Gas trapped in the cavity is contained in the diecast product when the injected molten metal cools and solidifies in the cavity. Therefore, die-cast articles obtained in this way are considered to be inadequate for functional use because of insufficient mechanical properties, which are for example scrolls, pistons, cylinder blocks, connecting rods or suspension parts. When casting defects arising from the gas content are solved, a die casting method excellent in productability can be applied to various technical fields.
가스함유로부터 발생하는 악영향을 제거하기 위하여 진공다이캐스팅방법이 제안되었다. 진공다이캐스팅방법에 의하면 다이캐스팅금형의 캐비티내의 가스가 용해금속이 주입되기 전에 진공흡출되어, 가스를 캐비티로부터 제거한다. 캐비티는 진공흡출에 의해서 200 내지 500밀리바의 범위내의 진공도로 유지된다. 하지만, 캐비티의 내부압력은 다이의 좁은 갭을 통한 공기의 침입으로 인해 상기 값보다 작게 감소될 수 없다. 또한 공기의 침입은 용해금속을 슬리브내에 유입시키는 중에 발생한다. 그 결과 종래 다이캐스팅방법에 의해서 얻어진 제품과 비교하여 볼 때에 가스의 함유가 약간 감소되더라도 가스의 함유에 의해서 발생되는 다공성과 같은 주조결함은 진공다이캐스팅 방법에 의해서 얻어진 제품에서도 검출된다. 이점에 관해서는 제품은 기능적인 부재로서 사용하기에 충분히 좋지않다.Vacuum diecasting methods have been proposed to eliminate adverse effects resulting from gas content. According to the vacuum die casting method, the gas in the cavity of the die casting mold is evacuated before the molten metal is injected to remove the gas from the cavity. The cavity is maintained at a vacuum degree in the range of 200 to 500 millibars by vacuum aspiration. However, the internal pressure of the cavity cannot be reduced below this value due to the ingress of air through the narrow gap of the die. Air intrusion also occurs during the introduction of molten metal into the sleeve. As a result, casting defects such as porosity caused by the gas content are also detected in the product obtained by the vacuum die casting method even if the gas content is slightly reduced in comparison with the product obtained by the conventional die casting method. In this regard, the product is not good enough for use as a functional member.
산소다이캐스팅방법이 진공다이캐스팅방법의 결점을 제거하기 위하여 개발되었다. 산소다이캐스팅방법에 의하면 일본 특허공개 소화50-21143호에 개시된 바와 같이, 다이캐스팅금형의 캐비티는 용해금속을 주입하기 전에 가스를 산소로 교체하기 위하여 대기압보다 더 높은 압력의 산소로 충전된다. 캐비티내로 이송된 산소가 유입구멍뿐만아니라 다이의 좁은 갭을 통하여 유출되므로 좁은 갭 또는 유입구멍을 통한 대기가스(공기)의 침입은 방지된다. 또한 캐비티내로 이송된 산소는 용해금속과 반응하고 반응생성물 Al2O3는 얻어진 다이캐스트제품에 악영향없이 주조제품내에서 미세입자로서 분산된다.Oxygen die casting methods have been developed to eliminate the drawbacks of vacuum die casting methods. According to the oxygen die casting method, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 50-21143, the cavity of the die casting mold is filled with oxygen at a pressure higher than atmospheric pressure to replace the gas with oxygen before injecting the molten metal. Since oxygen transported into the cavity flows out through the narrow gap of the die as well as the inlet hole, intrusion of atmospheric gas (air) through the narrow gap or inlet hole is prevented. In addition, the oxygen transferred into the cavity reacts with the dissolved metal and the reaction product Al 2 O 3 is dispersed as fine particles in the cast product without adversely affecting the obtained diecast product.
하지만, 산소주입에 의한 다이캐스팅금형의 캐비티로부터의 가스의 완전한 교체는 산소가 대기압보다 더 높은 압력으로 캐비티내로 이송될 때라도 실질적으로 불가능하다. 가스는 캐비티내에서 교체하기가 어려운 부분에 남아있다. 복잡한 형상을 가진 제품을 생산하기 위하여 설계된 다이캐스팅금형은 산소가 도달하기에 어려운 부분을 가지고 있어 공기 및 수증기와 같은 가스가 이송된 산소에 의해서 교체될 수 없어 그와 같이 남아있다. 이형제(離型劑)로부터의 잔류가스는 제품내에 함유되어 결함을 야기한다.However, complete replacement of the gas from the cavity of the die casting mold by oxygen injection is practically impossible even when oxygen is transported into the cavity at a pressure higher than atmospheric pressure. The gas remains in the cavity where it is difficult to replace. Die-casting molds designed to produce products with complex geometries have parts that are difficult for oxygen to reach so that gases such as air and steam cannot be replaced by the transported oxygen and so remain. Residual gas from the releasing agent is contained in the product causing defects.
잔류공기는 일본 특허공고 소화57-140호에 개시된 바와 같이 진공흡출시의 산소블로잉에 의해서 캐비티로부터 효율적으로 제거된다. 하지만 진공흡출과 동시에 산소를 블로잉하는 것은 수증기의 제거에 효과적이지 않다. 사실, 가스함유에 의해서 발생되는 주조결함은 이러한 방법에 의해서 얻어진 주조제품에서도 여전히 검출된다. 일본 특허공개 평성1-46224호에는 다른 다이캐스팅방법이 개시되어 있으며, 산소블로잉은 진공흡출 후에 실행된다. 하지만, 다이캐스팅금형의 캐비티가 산소블로잉시에 감압상태로 유지되기 때문에, 주조 제품에 여전히 주조결함이 검출된다. 갇혀진 가스의 함유는 또한, 다이캐스트제품이 기계적특성의 개량을 위해 T6처리(즉 고용화 가열, 담금질 그 다음에 시효처리) 등으로 열처리될 때 다이캐스트제품에 블리스터(blister)를 야기한다. 블리스터는 주조 제품 등이 그 내부에 포함된 기포 등에 의해 열처리시 기포의 팽창에 의해 부풀어 오르는 현상을 말한다. 이러한 블리스터를 피하기 위하여 대부분의 다이캐스트제품은 열처리하지 않는다.Residual air is efficiently removed from the cavity by oxygen blowing during vacuum aspiration, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-140. However, blowing oxygen at the same time as vacuum evacuation is not effective for removing water vapor. In fact, casting defects caused by gas content are still detected in cast products obtained by this method. Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-46224 discloses another die casting method, and oxygen blowing is performed after vacuum suction. However, casting defects are still detected in the cast product because the cavity of the die casting mold is kept at a reduced pressure during oxygen blowing. The inclusion of trapped gases also causes blisters in the diecast product when the diecast product is heat treated with T6 treatment (ie, solid solution heating, quenching and then aging) to improve the mechanical properties. . A blister refers to a phenomenon in which a cast product or the like swells due to expansion of bubbles during heat treatment by bubbles or the like contained therein. To avoid these blisters, most diecast products are not heat treated.
본 발명은 상술된 바와 같은 이러한 문제점을 제거하는 것이 목적이다. 본 발명의 목적은 기능적부재로서 사용가능한 다이캐스트 제품을 위해 진공다이캐스팅과 산소다이캐스팅 모두의 장점을 겸비함으로써 가스의 함유를 현저하게 감소시키는데 있다.The present invention aims to eliminate this problem as described above. It is an object of the present invention to significantly reduce the content of gases by combining the advantages of both vacuum die casting and oxygen die casting for die cast products usable as functional members.
본 발명에 따른 다이캐스팅방법은 캐비티로부터 수증기를 포함하는 가스를 제거하기 위하여 100밀리바보다 작은 압력의 진공도로 다이캐스팅의 캐비티로부터 가스를 흡출하는 단계, 산소를 캐비티내로 블로잉하는 단계 및 캐비티의 내부압력이 대기압을 초과할 때에 강제적으로 용해금속을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The die casting method according to the present invention comprises the steps of drawing gas from the cavity of the die casting into a vacuum at a pressure of less than 100 millibars to remove gas containing water vapor from the cavity, blowing oxygen into the cavity, and the internal pressure of the cavity is at atmospheric pressure. It is characterized in that it comprises the step of forcing the molten metal when exceeding.
본 명세서에 있어서, 다이캐스팅 금형의 캐비티내에 존재하여 다이캐스팅 작업시에 제품에 함입되어 제품에 블로우홀과 같은 결함을 야기할 수 있는 공기 및 수증기와 같은 기체를 통칭하여 "가스" 라 하기로 한다. 또한, 본 발명에 따라 가스를 진공흡출한 후에도 캐비티내에 남은 잔류가스를 제거하기 위해 블로잉되는 순수 산소를 "산소" 라 하여, 다이캐스팅 제품에 악영향을 주는 상기 가스와 구별하도록 한다.
먼저, 다이캐스팅의 캐비티내의 가스는 100밀리바보다 작은 압력의 진공도로 흡출된다. 특히, 흡출속도가 500밀리바/초 이상이면 가스는 효과적으로 방출된다. 캐비티는 대기압보다 약간 높은 압력으로 산소로 채워진다. 캐비티의 내부압력이 대기압을 초과하면 캐비티내로의 용해금속의 주입은 시작된다.In this specification, gases such as air and water vapor, which are present in the cavity of the die casting mold and are incorporated into the product during the die casting operation, may cause defects such as blowholes in the product, collectively referred to as "gas". In addition, according to the present invention, pure oxygen blown to remove residual gas remaining in the cavity even after evacuating the gas is referred to as "oxygen" to distinguish it from the gas which adversely affects the die casting product.
First, the gas in the cavity of the die casting is aspirated with a vacuum of pressure less than 100 millibars. In particular, the gas is effectively released when the draft rate is 500 millibar / sec or more. The cavity is filled with oxygen at a pressure slightly above atmospheric pressure. When the internal pressure of the cavity exceeds atmospheric pressure, the injection of molten metal into the cavity begins.
용해금속이 이러한 방식으로 유지된 캐비티내로 주입되므로 주조제품에 갇혀진 가스는 1cc/100g-Al보다 작은 레벨로 현저하게 감소된다. 결과적으로, 얻어진 다이캐스트제품은 기능적부재에 필요로 하는 우수한 기계적성질을 가지고 있다. 또한 다이캐스트제품은 갇혀진 가스에 의해서 발생되는 블리스터없이 T6처리로 열처 리된다.Since molten metal is injected into the cavity maintained in this way, the gas trapped in the cast product is significantly reduced to levels below 1cc / 100g-Al. As a result, the obtained die cast product has excellent mechanical properties required for the functional member. In addition, die-cast products are thermally treated with a T6 treatment without blisters generated by trapped gases.
다이캐스트제품에 함유되는 가스는 종래의 다이캐스팅방법에 있어서 다이캐스팅금형의 캐비티에 남아있는 공기로부터 발생된다. 이러한 잔류 공기는 실질적으로 진공 또는 산소 다이캐스팅에 의해서 실질적으로 감소될 수 있다. 하지만, 갇혀진 가스에 의해서 발생된 주조결함은 잔류 공기가 현저히 감소될 때라도 얻어진 다이캐스트제품에서 피할 수 없게 발생된다. 본 발명자는 잔류공기로부터 발생하는 악영향이 진공 또는 산소 다이캐스팅방법에 의해서 제거되는 다이캐스트 제품에 대해 다양한 특성으로부터의 주조결함 및 원인을 가진 가스성분의 효과를 연구하고 조사하였다. 그 결과, 본 발명자는 다이캐스팅의 내부표면상에 부착되는 이형를 희석하는 물이 주조결함의 발생의 주원인이고 주조결함에 있어서의 수분의 영향은 캐비티내의 잔류공기가 저감될수록 커진다는 것을 발견하였다. 캐비티내의 가스가 진공흡출될 때에 이형제에 함유된 수분은 증발되고 캐비티로부터 증기로서 방출된다. 하지만, 통상 사용되는 수용성인 이형제는 진공상태하에서도 건조시키는 데 약간의 시간이 걸린다. 캐비티로부터 가스가 단지 진공흡출될 때에는 수분의 증발은 이형제의 내부에서의 증발됨은 없이 이형제의 표면에 제한될 수 있어 이형제가 충분하게 건조되지 못한다. 또한 발생된 수증기는 부분적으로 캐비티내에 잔류하며 따라서 캐비티내로 주입되는 용해금속에 포함된다.The gas contained in the die cast product is generated from the air remaining in the cavity of the die casting mold in the conventional die casting method. This residual air can be substantially reduced by vacuum or oxygen die casting. However, casting defects caused by trapped gases are unavoidable in die cast products obtained even when the residual air is significantly reduced. The inventors studied and investigated the effects of casting defects and causes from various properties on diecast products in which adverse effects resulting from residual air are eliminated by vacuum or oxygen die casting methods. As a result, the inventors have found that water that dilutes the release adhering on the inner surface of the die casting is the main cause of the occurrence of casting defects, and the influence of moisture on the casting defects increases as the residual air in the cavity decreases. When the gas in the cavity is evacuated, the moisture contained in the release agent is evaporated and released as vapor from the cavity. However, commonly used water-soluble release agents take some time to dry, even under vacuum. When only gas is evacuated from the cavity, evaporation of moisture can be limited to the surface of the release agent without evaporation inside the release agent and the release agent is not sufficiently dried. The generated water vapor also remains partly in the cavity and thus is included in the molten metal that is injected into the cavity.
본 발명에 따라 이형제에 함유된 수분은 진공흡출(vaccum evacuation)에 의해서 다이캐스팅의 캐비티로부터 증기로서 대부분 방출되고 이형제는 충분하게 건조된다. 캐비티내에 여전히 남아있는 수증기는 산소내로 확산되고 연속적인 산소블로잉단계에서 캐비티내로부터 산소와 함께 방출된다. 이형제에 함유된 수분은 산소블로잉과 진공흡출의 조합에 의해서 완전하게 방출되어, 얻어진 다이캐스트제품내의 가스함유는 크게 감소된다. 이형제로부터의 수분의 증발은 캐비티로부터 가스가 100밀리바보다 작은 압력의 진공도로 흡출될 때에 효과적으로 증진되어 이형제를 건조시킨다. 흡출속도는 500밀리바/초 이상으로 바람직하게 설정된다. 이러한 고속흡출은 수분의 범핑(bumping)을 발생시키고 이에 따라 빠른 건조를 야기시킨다.The moisture contained in the release agent according to the invention is mostly released as vapor from the cavity of the die casting by vaccum evacuation and the release agent is sufficiently dried. Water vapor still remaining in the cavity diffuses into the oxygen and is released with oxygen from the cavity in a subsequent oxygen blowing step. The moisture contained in the release agent is completely released by the combination of oxygen blowing and vacuum suction, so that the gas content in the obtained die cast product is greatly reduced. Evaporation of moisture from the release agent is effectively enhanced when gas is drawn out of the cavity at a vacuum of pressure less than 100 millibars to dry the release agent. The extraction rate is preferably set to 500 millibars / sec or more. This high rate of absorption causes bumping of the moisture and thus rapid drying.
용해금속이 다이캐스팅금형의 캐비티내에 주입되기전에 캐비티는 공기 및 수증기가 현저하게 감소된 상태로 되어 있다. 그 결과, 다이캐스트내의 가스의 함유는 크게 억제되고 제품은 가스함유로부터 발생되는 주조결함이 제거된다.Before the molten metal is injected into the cavity of the die casting mold, the cavity is in a state of significantly reduced air and water vapor. As a result, the gas content in the diecast is greatly suppressed and the casting defects generated from the gas content of the product are eliminated.
다이캐스팅방법에 있어서, 캐비티(2)에 부착된 슬리브(3)는 도 1에 도시된 바와 같이 다이캐스팅금형(1)에 연결된다. 슬리브(3)는 용해금속(5)이 슬리브(3)내에 유입되는 유입구멍(4)을 가지고 있다. 슬리브(3)내의 용해금속(5)은 플런저(6)에 부착된 팁(7)에 의해서 가압되고 강제적으로 캐비티(2)내로 주입된다. 캐비티(2)가 용해금속(5)으로 채워진후에 용해금속(5)은 다이캐스팅금형(1)의 내부표면에 의해서 형성된 프로파일로 냉각되어 고체화된다. 이러한 방식으로 얻어진 다이캐스트제품은 다이캐스트제품이 냉각된후에 캐비티(2)내의 이젝터핀등(8)을 가압함으로써 다이캐스팅금형(1)으로부터 취출된다.In the die casting method, the
본 발명에 따라, 흡입노즐(11)은 그 분리부분과 같은 적당한 위치에서 다이캐스팅금형(1)에 부착되어 흡입노즐(11)을 통하여 캐비티(2)를 진공펌프(12)에 연결한다. 캐비티(2)로부터 가스가 흡입노즐(11)을 통하여 진공흡출되면, 주위공기가 진공흡출 동안 이젝터핀등(8)이 삽입되는 부분을 통하여 침입할 수 있다. 이러한 침입은 이젝터핀등(8)과 다이부분사이의 갭을 밀봉제(13)로 밀봉함으로써 방지된다. 한편, 유입구멍(4)은 플런저팁(7)으로 폐쇄되어 주위공기가 유입구멍(4)을 통하여 슬리브(3)의 내부로 침입될 수 없다. According to the invention, the
진공흡출후 캐비티내로 산소를 블로잉하기 위하여 산소노즐(14)은 슬리브(3)의 내부로 개방된다. 산소노즐(14)은 조정밸브(15)를 통하여 산소공급원에 연결된다.The
캐비티(2)로부터 가스가 흡입노즐(11)을 통하여 흡출되면, 공기 및 수증기와 같은 가스는 캐비티(2)와 연결된 슬리브(3)의 내부뿐만 아니라 캐비티(2)로부터 제거된다. 캐비티(2)가 복잡한 형상을 하고 있더라도, 가스는 500밀리바/초이상의 범위에서 바람직하게 흡출속도를 조절함으로써 캐비티(2)의 모든 구석 및 코너로부터 제거된다. 이러한 고속흡출은 다이캐스팅금형(1)의 내부표면에 부착된 이형제에 함유된 수분의 범핑을 야기하여 캐비티(2)로부터의 수증기의 현저한 감소를 발생시킨다.When gas from the
진공흡출은 유입구멍(4)이 플런저팁(7)으로 폐쇄되는 조건하에서 1 내지 2초 정도 바람직하게 계속된다. 흡출시간주기는 캐비티(2)의 가스가 유입구멍(4)을 폐쇄하지 않고 1초보다 더 짧은 시간주기동안에 흡출되는 종래의 다이캐스팅방법과 비교하여 볼때에 비교적 길게 설정된다. 캐비티(2)는 더 긴 흡출시간주기로 인해 100밀리바보다 작은 압력의 진공도로 흡출된다. 다이캐스팅금형(1)의 내부표면에 부착된 이형제로부터 발생되는 수증기는 다이캐스팅금형의 내부표면으로부터 분리되어 외부로 방출된다.The vacuum suction is preferably continued for about 1 to 2 seconds under the condition that the
수증기의 제거는 가스스트림이 캐비티(2)내에서 더 고속으로 유동하므로 산소를 캐비티내로 블로잉하는 것과 비교하여 볼 때에 진공흡출에 의해서 더 효과적으로 실행된다. 하지만, 캐비티(2)가 100밀리바 이상의 압력의 불충분한 진공도로 흡출되면 비교적 큰 가스량이 캐비티(2)내에 남는다. 캐비티(2)내에 남아있는 가스의 많은량은 그 다음 산소블로잉단계에서 산소로 교체되지 않고, 종종 주조제품에 포함된다. 한편, 캐비티가 100밀리바보다 작은 압력의 진공도로 흡출되면, 이형제에 함유된 수분은 가속적으로 증발되어 수증기로서 캐비티(2) 외부로 방출된다. 수분의 감소는 수분의 범핑을 발생시키는 500밀리바/초 이상의 고속흡출에 의해서 크게 가속된다. 범핑이 표면뿐만 아니라 이형제의 내부로부터 수분을 증발시킬 수 있어 남아있는 수분이 크게 감소된다. 흡출속도의 상한은 진공장치에 유효한 용량을 고려하여 약 800밀리바/초 정도이다.The removal of water vapor is performed more effectively by vacuum aspiration as compared to blowing oxygen into the cavity because the gas stream flows faster in the
진공흡출후, 산소가 노즐(14)를 통하여 캐비티(2)내로 블로잉된다. 산소공급은 가스 및 산소가 다이캐스팅금형(1)의 분리부분을 통하여 유출될 때까지 바람직하게 3-4초간 계속된다. 산소가 이전단계에서 감압된 상태에서 캐비티(2)내로 블로잉되므로 산소는 고속스트림으로서 캐비티(2)의 모든 구석 및 코너로 유동한다. 이형제에 함유된 수분으로부터 발생되어 캐비티(2)내에 남아있는 수증기는 산소내에 확산되어 캐비티(2) 외부로 산소와 함께 방출된다. 수증기의 제거에 있어서의 산소 블로잉의 이 효과는 감압상태하에서 유지되는 캐비티내에 산소가 블로잉되는 일본 특허공고 소화57-140호 및 일본 특허공개 평성1-46224호에 개시된 어떤 방법에서도 기대할 수 없다.After vacuum aspiration, oxygen is blown into the
플런저팁(7)은 산소의 연속블로잉중에 유입구멍(4)을 개방시키기 위하여 후퇴된다. 유입구멍(4)이 개방될 때, 산소는 도 2에 도시된 바와 같이 유입구멍(4)을 통하여 유출된다. 산소의 유출은 유입구멍(4)을 통한 슬리브(3)내로의 주위공기의 침입을 효과적으로 억제한다.The
유입구멍(4)이 개방된 후에 용해금속(5)은 래들(16)로부터 슬리브(3)내로 유입된다. 산소가 유입작동중에 효과적으로 유출되므로 산소의 유출은 용해금속(5)에 수반된 주위공기의 유입을 효과적으로 방지한다.After the
다이캐스팅금형(1)은 유입단계전에 150℃ 내지 200℃ 로 바람직하게 예열되어 유입되는 용해금속(5)에 의해서 발생되는 열 충격을 감소시키고 제품성을 향상시킨다. 다이캐스팅의 한 사이클에 필요한 한 덩어리의 용해금속(5)이 슬리브(3)내에 유입된 후에 플런저로드(6)는 전진한다. 유입구멍(4)은 플런저로드(6)의 전방이동에 의해서 폐쇄된다. 폐쇄된 상태가 주위공기를 유입구멍(4)을 통하여 슬리브(3)내로 유입시키지 않으므로, 산소의 공급은 정지될 수 있다.The
공기 및 수증기와 같은 가스가 상술된 바와 같이 캐비티(2)와 슬리브(3)의 내부로부터 완전하게 제거된후에 플런저로드(6)는 전진하여 용해금속(5)을 캐비티(2)내로 강제적으로 주입시킨다. 주입된 용해금속(5)은 다이캐스팅금형(1)의 내부표면을 모방하는 프로파일을 가진 체적(BULK)으로 형성된다. 이 체적은 소정의 형상을 가진 다이캐스트제품으로 냉각되고 고체화된다. 그러면, 공기 및 수증기와 같은 가스가 캐비티(2)로부터 완전하게 배제되므로 가스함유에 의해서 발생되는 블로우홀 또는 다공성은 다이캐스트제품에 발생되지 않는다. 캐비티(2)내에 남아있는 산소는 주입된 용해금속과 반응하고 반응생성물 Al2O3은 어떤 악영향을 야기시키지 않고 다이캐스트제품내의 미세입자로 분산된다. 따라서, 이러한 방식으로 얻어진 다이캐스트제품은 우수한 특성을 가진다.After gases such as air and water vapor have been completely removed from the interior of the
실시예Example
이러한 예에 사용된 다이캐스팅금형(1)은 직경이 150mm이고 길이가 120mm의 캐비티(2)를 가지고 있다. 적당한 물냉각수단은 다이캐스팅금형(1)을 부분적으로 냉각시키기 위하여 다이캐스팅금형(1)내에 제공된다.The
캐비티(2)가 공기블로우에 의해서 세정된 후에 물로 희석된 이형제는 다이캐스팅금형(1)의 내부표면위에 5초동안 분무된다. 그 다음에 다이캐스팅금형(1)은 180℃로 예열되고 다이캐스팅기계내의 적당한 위치에 위치된다. 이젝터핀등(8)을 둘러싸는 주위부는 밀봉제(13)로 밀봉되며 흡입노즐(11)은 다이캐스팅금형(1)의 분리부분에 부착된다.The release agent diluted with water after the
유입구멍(4)은 플런저팁(7)로 폐쇄되며 가스는 흡출속도 700밀리바/초로 캐비티(2)로부터 흡출됨으로써 캐비티(2)와 슬리브(3)의 내부로부터 흡입노즐(11)을 통하여 흡출된다. 진공시스템(12)에 제공된 진공게이지(도시안됨)는 75밀리바를 나타내고 있다. The
진공흡출후, 조절밸브(15)는 산소를 산소노즐(14)을 통하여 캐비티(2)내로 블로잉하기 위하여 개방된다. 산소블로잉은 산소가 다이캐스팅금형(1)의 분리부분을 통하여 유출될 때까지 계속된다.After vacuum aspiration, the
산소블로잉이 3.5초동안 계속된 후, 플런저팁(7)은 유입구멍(4)을 개방시키기 위하여 후퇴된다. 그 후에 종래의 용해금속처리에 의해서 준비된 용해금속합금 ADC 12는 유입구멍(4)을 통하여 슬리브(3)내로 유입된다. 용해금속(5)이 5초동안 슬리브(3)내로 유입되는 동안에 산소는 산소노즐(14)을 통하여 슬리브(3)내로 연속적으로 블로잉된다.After the oxygen blowing continues for 3.5 seconds, the
유입이 완료된 후에 산소의 공급은 정지되고 플런저로드(6)는 전진되어 용해금속(5)을 캐비티(2)내로 강제적으로 주입한다. 용해금속(5)의 주입은 대략 0.1초의 짧은 시간내에 완료된다. After the inflow is completed, the supply of oxygen is stopped and the
주입된 용해금속(5)을 다이캐스팅금형(1)내에서 고체화시키는 것은 약 5초 걸린다. 다이캐스트제품이 냉각된 후에 이것은 다이캐스팅금형(1)으로부터 취출된다. 이러한 방식에서 얻어진 다이캐스트제품 N0.1은 다이캐스트제품에 함유된 가스함유를 측정하는 랜슬리테스트 및 기계적 테스트를 받는다.It takes about 5 seconds to solidify the injected
비교를 위하여 동일 알루미늄합금으로부터 종래의 진공 다이캐스팅 방법으로 얻어진 다이캐스트제품 N0.2와 종래의 산소 다이캐스팅방법에 의해서 얻어진 다이캐스트제품 N0.3가 동일한 랜슬리 및 기계적 테스트를 받는다. 진공 다이캐스팅방법에 있어서는, 캐비티(2)내의 가스는 용해금속(5)의 주입전에 1.5초동안에 흡출된다. 산소 다이캐스팅방법에 있어서는, 산소는 캐비티(2)내로 2초동안 블로잉되며 그 다음에 용해금속(5)은 산소를 블로잉하는 동안에 5초동안 캐비티(2)내로 주입된다. For comparison, the die cast product N0.2 obtained by the conventional vacuum die casting method from the same aluminum alloy and the die cast product N0.3 obtained by the conventional oxygen die casting method are subjected to the same lancel and mechanical test. In the vacuum die casting method, the gas in the
테스트결과는 표 1에 도시되어 있다. 이것은 본 발명에 의한 다이캐스트제품 N0.1에 있어서의 N2 및 H2와 같은 가스량이 다이캐스트제품 N0.2 및 N0.3의 값과 비교하여 볼 때에 극히 감소된다는 것을 표 1에 나타난다. 다이캐스트제품 N0.1의 연성 및 인장강도는 다이캐스트제품 N0.2 및 N0.3의 연성 및 인장강도값보다 높다. 또한 다이캐스트제품 N0.1은 극히 감소된 가스불순물로 인해 블리스터의 발생없이 T6처리(즉, 480℃에서 3시간 가열하고 물로 담금질하고 그 다음에 160℃에서 5시간 시효처리한다.)에 의해서 기계적성질을 향상시킨다.The test results are shown in Table 1. This shows in Table 1 that the gas amounts such as N 2 and H 2 in the die cast product N0.1 according to the present invention are extremely reduced in comparison with the values of the die cast products N0.2 and N0.3. The ductility and tensile strength of die cast product N0.1 is higher than the ductility and tensile strength values of die cast products N0.2 and N0.3. Diecast N0.1 is also produced by T6 treatment (ie, heated at 480 ° C for 3 hours, quenched with water and then aged at 160 ° C for 5 hours) without blistering due to extremely reduced gas impurities. Improve the mechanical properties.
더욱이, 다이캐스팅은 흡출속도가 100 내지 800밀리바/초의 범위내에서 변화되는 것을 제외하고는 동일한 조건에서 실행하였다. 각각의 다이캐스트제품은 잔류가스의 양을 측정하기 위하여 랜슬리 테스트를 받는다. 현저한 잔류가스의 감소는 500밀리바/초이상의 흡출속도에서 나타난다. 이 결과는 고속흡출이 다이캐스팅금형의 내부표면상에 부착되는 이형제에 함유된 수분의 범핑을 야기시키고 캐비티(2)로부터 수분의 제거를 가속시키는 것을 의미한다.Moreover, die casting was carried out under the same conditions except that the draft rate was varied within the range of 100 to 800 millibars / sec. Each diecast product is subjected to a Lansley test to determine the amount of residual gas. Significant reductions in residual gas occur at draft rates above 500 millibars per second. This result means that high-speed suction causes bumping of the moisture contained in the release agent adhered on the inner surface of the die casting mold and accelerates the removal of the moisture from the
상술된 바와 같이, 본 발명에 따라, 다이캐스팅금형의 내부표면위에 부착된 이형제로부터 발생되는 공기 및 수증기와 같은 가스는 진공흡출후에 캐비티의 내부압력이 대기압을 초과할 때까지의 산소블로잉에 의해서 다이캐스팅금형의 캐비티로부터 완전하게 제거된다. 용해금속이 유해가스를 완전하게 제거한 상태로 된 캐비티내로 주입되므로 얻어진 다이캐스트제품은 잔류공기 또는 수증기와 같은 가스에 의해서 발생된 블로우홀 또는 다공성과 같은 결함을 포함하지 않는다. 따라서, 이러한 새로운 다이캐스팅방법은 고제품성의 이점을 사용하여 구조적 부재뿐만 아니라 기능적부재의 생산에 적용가능하다.As described above, according to the present invention, gases such as air and water vapor generated from a release agent attached to the inner surface of the die casting mold are die cast by oxygen blowing after vacuum suction until the internal pressure of the cavity exceeds atmospheric pressure. It is completely removed from the cavity of the mold. Since the molten metal is injected into the cavity in which the noxious gas is completely removed, the obtained diecast product does not contain defects such as blowholes or porosity generated by gases such as residual air or water vapor. Thus, this new diecasting method is applicable to the production of functional as well as structural members using the advantages of high productivity.
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